Метод за автоматично управление на заставането - Патент България 2225812 - Афонин В
Изобретението се отнася до космическата техника и може да се използва предимно за скачване на транспортни средства с орбитална станция. Предложеният метод включва определяне на обхвата, скоростта на приближаване и ъглите на отклонение на активния (SC) и пасивния (SC) кораби спрямо линията на видимост, изчисляване на ъглите и ъгловите скорости на линията на видимост, управление на скоростта на приближаване и ориентацията на SC спрямо координатната система, в която е ориентирана докинг станцията на SC. В същото време центърът на масата на АС се премества в равнина, перпендикулярна на зрителната линия до момента на нулиране на ъглите на несъответствие на РС спрямо тази линия на определено разстояние между АС и РС. След това движението на АС в същата равнина се стабилизира спрямо постигнатото положение и в същото време АС се завърта, докато ъглите му на несъответствие се нулират. Ъгълът на зададения завой на АК се запаметява и след това АК се ориентира в координатната система, коригирана за стойността на запаметения ъгъл. Чрез коригиране на координатната система по този начин ъглите на зрителната линия се нулират до нула, контролирайки движението на центъра на масата на АК в равнина, перпендикулярна на тази линия. Техническият резултат от изобретението е да се повиши точността на скачването с едновременно изключване на обхвата при коригиране на грешки в ориентацията на сградата на AK и PC.
Методът за автоматично управление на заставането се отнася до космическите технологии и може да се използва за докинг на транспортни кораби с орбитална станция.
Известен е метод за автоматично управление на заставането, който използва определянето на обхвата, скоростта на приближаване и ъглите на отклонение на активния кораб (АК) спрямо линията на видимост, изчисляването на ъглите на линията на видимост иъглова скорост на линията на видимост, регулиране на скоростта на закотвяне в зависимост от обхвата, ориентация на SC спрямо същата координатна система, в която е ориентиран пасивният кораб (SC), нулиране на ъглите на линията на видимост чрез управление на движението на центъра на масата на SC в равнина, перпендикулярна на линията на видимост, както и ориентацията на SC спрямо дадена координатна система. Този метод е описан в патент 2131387 от 10.06.99.
Недостатъкът на този метод за автоматично управление на котвените стоянки е зависимостта на точността на скачване от грешки в конструкцията и отпътуването на координатните системи, спрямо които са ориентирани АК и РС. Координатните системи се изграждат на различни кораби с помощта на различни сензори, които от своя страна се задават с независими грешки. В допълнение, от момента на конструиране на координатните системи до момента на докосване може да мине много време (например завой), през което ориентацията както на АС, така и на компютъра може да се отклони от дадената посока поради времеви отклонения на сензорното оборудване. Всички тези грешки водят до допълнителни грешки в момента на контакта.
Известен е метод за автоматично управление на приближаването, избран като прототип и внедрен в системата за управление (патент 2104233 от 10.02.98 г.), включително определяне на обхвата, скоростта на приближаване и ъглите на несъответствие на АК и РС спрямо линията на видимост, изчисляване на ъглите на линията на видимост и ъгловата скорост на линията на видимост, регулиране на скоростта на закотвяне в зависимост от обхвата, ориентация на АК спрямо същата координатна система, в която е ориентирана докинг станцията на компютъра, за нулиране на ъглите на линията на видимост чрез контролиране на движението на центъра на масата на SC в равнина, перпендикулярна на линията на видимост, както и ориентацията на SC спрямо дадената координатна система. INтази система, при предварително избран диапазон, се коригира координатната система, спрямо която АК е ориентиран при ъглите на несъответствие на РС спрямо линията на видимост.
Този метод на управление елиминира влиянието на грешките при изграждането и отпътуването на SC и SC координатните системи, спрямо които са ориентирани по време на процеса на акостиране. Въпреки това, въвеждането на корекция в системата за ориентация на SC изисква познаване на ъглите на несъответствие на SC спрямо линията на зрение, определени спрямо неговия център на масата. Тъй като определянето на тези ъгли се извършва с измервателен уред, инсталиран близо до докинг станцията, стойността на определените ъгли зависи от разстоянието, на което се прави корекцията. Ако разстоянието между AC и PC е значително по-голямо от отместванията на чувствителните елементи на детектора за ъгъл на несъответствие на AC и PC, тогава грешките при определяне на ъглите не влияят значително на точността на корекцията. Въпреки това, необходимостта от измерване на ъглите на несъответствие на компютъра спрямо линията на видимост на големи разстояния, например от един до двеста метра, може да усложни устройството за определяне на тези ъгли. Ако разстоянието между AC и PC е сравнимо с отместването на чувствителните елементи на AC и PC, тогава някои ъгли на несъответствие на PC трябва да бъдат намалени до ъглите, определени спрямо неговия център на масата. Това обстоятелство изисква точно измерване на обхвата, включително на малки разстояния между SC и PC, което води до зависимост на точността на скачване от грешките в измерването на разстоянието. В допълнение, за компютър със сложна конфигурация, като например Международната космическа станция, точната позиция на центъра на масата може да не е известна. Тази несигурност също ще доведе до допълнителни грешки, когато ъглите на несъответствието на PC се доведат до неговия център на масата.
Целта на изобретението еповишаване на точността на скачване с едновременно премахване на използването на обхват при коригиране на грешки в ориентацията на сградата върху AK и PC.
Задачата се постига чрез факта, че в метода за управление на подхода, който включва определяне на обхвата, скоростта на подхода и ъглите на несъответствие на SC и SC спрямо линията на видимост, изчисляване на ъглите на линията на видимост и ъгловата скорост на линията на видимост, регулиране на скоростта на закотвяне в зависимост от обхвата, ориентиране на SC спрямо същата координатна система, в която е ориентиран SC за скачване, нулиране на ъглите на линията на s право чрез контролиране на движението на центъра на масата на SC в равнина, перпендикулярна на линията на видимост, а също и ориентацията на SC спрямо дадена координатна система, за разлика от известната, масовият център на SC се премества в равнина, перпендикулярна на линията на видимост, докато ъглите на несъответствие на SC се нулират спрямо линията на видимост на разстояние между SC и SC, определено от разстоянието, на което са ъглите на отклонение на SC спрямо линията на видимост измерена и консумацията на работния флуид на SC, след това движението на центъра на масата на SC в същата равнина се стабилизира спрямо постигнатото положение и в същото време SC се завърта около центъра на масата, докато ъглите на несъответствие на SC се нулират спрямо линията в момента на нулиране на последната, стойността на ъгъла на въртене на SC около центъра на масата се запаметява, след което се извършва ориентацията на SC около центъра на масата спрямо координатната система, коригирана със стойността на запаметения ъгъл, и нулирането на ъглите на линията на видимост се възобновява чрез контролиране на движението на центъра на масата на SC в равнина, перпендикулярна на линията на видимост.
Задачата се постига поради факта, че в предложения метод за управлениекоригиране на грешки в познаването и отклонението на координатните системи, спрямо които SC и SC са ориентирани по време на акостиране, се извършва чрез нулиране на ъглите на несъответствие на SC и SC чрез преместване на центъра на масата на SC и завъртане на SC около центъра на масата. Такава корекция не изисква промяна на измерените ъгли на несъответствие на АК и РС поради отстраняването на техните чувствителни елементи към докинг възлите, както е необходимо в прототипа. Това дава възможност да се премахне изискването за точно измерване на обхвата, включително на къси разстояния, сравними или по-малки от разстоянието на чувствителните елементи на измервателния уред до докинг възлите на AK и PC от техните масови центрове. Предложеният метод за корекция дава възможност за използване на директни измервания на ъглите на отклонение на AC и PC по време на акостиране.
Предложеният метод за управление може да се реализира, както следва, като се използват известни устройства.
За определяне на относителните параметри на движение може да се използва оборудването „Курс“, използвано на пилотираните и товарни космически кораби Союз ТМ и Прогрес М. Това оборудване измерва обхвата, скоростта на подхода и ъглите на несъответствие на AK и PK спрямо линията на видимост.
За да се изгради една и съща координатна система на АС и РС, може да се използва орбиталната система за ориентация, използвана и на космическия кораб Союз ТМ и Прогрес М. Като сензор се използва инфрачервен вертикал.
При управление на движението около центъра на масата могат да се използват жироскопични сензори за ъглова скорост, подобни на тези, използвани в космическите кораби Союз ТМ и Прогрес М и орбиталната станция Мир.
Реактивните двигатели, използвани на космическите кораби Союз ТМ и Прогрес М по време на заставане, са приложими като изпълнителни органи.
В момента на преминаване към акостиране АК се обръщацентър на масата за подравняване на свързаните с него оси по отношение на дадена координатна система. Тази операция може да се извърши от системата за ориентация на космическите кораби Союз ТМ и Прогрес М, на които завъртането в желаната позиция е стандартна процедура.
От ъглите на несъответствие на АК спрямо линията на зрение се изчисляват ъглите, които определят позицията на линията на зрение. За да направите това, стойността на ъгъла на несъответствие на AC спрямо линията на видимост се изважда от стойността на текущия ъгъл на несъответствие на AC спрямо избраната координатна система. Процесът на изваждане може да се извърши на аналогов усилвател. Влиянието на ъгъла на отклонение на PC спрямо избраната координатна система може да бъде пренебрегнато. Линейното изместване на докинг станцията ще проследи SC чрез неговото движение на центъра на масата, а допълнителното ъглово изместване на осите в момента на контакт ще се увеличи с количество, което не надвишава мъртвата зона на системата за контрол на ориентацията на компютъра. Ъгловата скорост на зрителната линия, необходима за контрол, се получава чрез изваждане от ъгловата скорост на движение на АК, около избраната координатна система, ъгловата скорост на несъответствието на АК спрямо линията на видимост, получена чрез диференциране на този ъгъл. Изчисляването на ъгловата скорост на несъответствието може да се извърши чрез включване на интегратора в обратната връзка на усилвателя и аналогов усилвател може да се използва за изваждане. Освен това диференцирането може да се извърши с времева константа от 1-3 s. Според изчислените параметри се включват двигателите за преместване на центъра на масата на АС. За да направите това, достатъчно е да сумирате ъглите на линията на видимост с ъгловата скорост на линията на видимост и да приложите общия сигнал към нелинеен елемент с мъртва зона. Стойността на мъртвата зона се избира въз основа на необходимата точност на докинг. При превишаване на общия сигнал на определената зонанечувствителност формират управляващи импулси, приложени към изпълнителните органи, чиято продължителност е пропорционална на общия сигнал. По подобен начин е организирано задействането на изпълнителните органи на корабите "Союз ТМ" и "Прогрес М".
При извършване на корекция на грешки в каналите за управление на движението на центъра на масата на АС в равнината, перпендикулярна на линията на зрение, вместо ъглите на линията на зрение се въвеждат ъглите на несъответствие на РС спрямо линията на зрение. Самото управление се извършва, както при нулиране на ъглите на зрителната линия. В момента на нулиране ъглите на несъответствието на PC се изключват от управлението и стабилизирането на движението на центъра на масата на AK започва с ъгловата скорост на зрителната линия, изчислена, както е описано по-горе, и интеграла на тази ъглова скорост , Интегралът може да се изчисли с помощта на интегратор. В същото време, вместо ъгли на несъответствие спрямо дадена координатна система, ъглите на несъответствие на AC спрямо линията на зрение се въвеждат в канала за ориентация на AK. Завъртането на АК се извършва до нулиране на тези ъгли. В момента на нулиране ъглите на завъртане на АК около центъра на масата се запаметяват, което може да се направи с помощта на интегратор, и тези ъгли се въвеждат като корекция в системата за ориентация на АК. След това управлението на движението на центъра на масата на АС се възобновява, за да се нулират ъглите на линията на видимост и стабилизирането на АС около центъра на масата се извършва спрямо коригираната координатна система.
ИСК
Метод за автоматично управление на стоянката, включващ определяне на обхвата, скоростта на приближаване и ъглите на отклонение на активните и пасивните кораби спрямо линията на видимост, изчисляване на ъглите и ъгловите скорости на линията на видимост, управление на скоростта на закотвяне в зависимост от обхвата, ориентацията на активнитена кораба спрямо координатната система, в която е ориентирана докинг станцията на пасивния кораб, нулиране на ъглите на видимост чрез контролиране на движението на центъра на масата на активния кораб в равнина, перпендикулярна на линията на видимост, както и ориентацията на пасивния кораб спрямо дадена координатна система, характеризираща се с това, че центърът на масата на активния кораб се премества в равнина, перпендикулярна на линията на видимост, до миг. ъглите на съвпадение на пасивния кораб спрямо линията на видимост се нулират на разстояние между активния и пасивния кораб, определено от обхвата, при който се измерват тези ъгли на несъответствие на активния кораб, и потреблението на работния флуид на активния кораб, след което движението на центъра на масата на активния кораб в същата равнина се стабилизира спрямо постигнатото положение и в същото време активният кораб се завърта около центъра на масата до ъгъла на отклонение s на активния кораб спрямо линията на видимост се нулират, в този момент се запаметява стойността на ъгъла на посочения завой на активния кораб, след което се извършва ориентацията на активния кораб около центъра на масата спрямо координатната система, коригирана за стойността на запаметения ъгъл, и зададеното нулиране на ъглите на линията на видимост се възобновява чрез зададения контрол на движението на центъра на масата на активния кораб.